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薄 膜 を成 長 させ る もの で あ る が,得 ら れ た 光 導 波 路 の 損 失 は 波 長 λ=0.6328μmに 対 して 約3 dB/cm,電 気 光 学 係 数r33=12×10-10cm/vと 小 さ く,バ ル ク結 晶 と比 較 して 劣 る。(2)で は コー ニ ング7059ガ ラス 基 板 上 に4極 ス パ ッ タ法 でLi NbO3薄 膜 を付 着 した が,膜 の 特 性 が 不 安 定 で 結 晶性 に不 安 が あ る。 こ の よ うに,前2者 は 作 製 条 件 等 改 善 す べ き点 が数 多 く残 されて い るの が 現 状 で あ る。 一 方,(3),(4>の い わ ゆ る拡 散 法 は 作 製 が 容 易 で,し か も得 られ る膜 の特 性 が バ ル ク結 晶 と同 等 で あ る と い う利 点 を持 つ 。(3)の 外 拡 散 法 で はLiNbO,を 真 空 中 で 約1100°C に加 熱 す る こ と に よ っ て 表 面 か らLi、0を 追 い 出 し, こ こ に高屈 折 率 薄 膜 層 を得 る 。 この と き,異 常 光 に対 す る屈 折 率 の み が増 加 す るの が特 長 で, 屈 折 率 増 加 分 は10-3程 度 で あ る。(4)で は逆 に結 晶表 面 か ら異 種 金 属 イ オ ン(Ti,Ni,V,Cu等) を熱 拡 散 す る こ と に よ って 組 成 変 化 を生 ぜ せ し め,表 面 を光 導 波 路 化 す る も の で あ る。 金 属 拡 散 の 場 合,常 光 ・異 常 光 に対 す る屈 折 率 が 共 に 同 程 度 変 化 し,そ の割 合 は約1%で あ る。 従 来 の 研 究 報 告 か らみ る と,Tiを 拡 散 した と きの も の が良 好 な光伝 搬 特 性 を有 し,損 失 は た か だ か 1dB/cm程 度 で あ る。 低 損 失,比 較 的 大 き な屈 折 率 変 化,導 波 路 の 2次 元 化 及 び 作 製 法 の 容 易 さ と い う観 点 か らみ て,(4)の 金 属 拡 散 法 は 最適 で あ る 。 本 稿 で は 筆 者 等 の 研 究 室 に お け るTi拡 散 薄 膜 光 導 波 路 の 作 製 手順 につ い て,で き るだ け詳 し く紹 介 す る。 な お,光 機 能 デ バ イ ス は一 般 に曲 り線 路 あ る い は 分 岐 線 路 を 含 む の で,高 効 率 動 作 と い う点 か ら考 え てz板 結 晶 を用 い るの が有 利 で あ りナ1) こ こで はz板 結 晶 につ い て の デ ー タ を示 して あ る 。 しか し,本 質 的 にY板 結 晶 と の差 異 は無 い 。

Techniques for Fabricating Ti-Diffused Optical Waveguides in LiNbO<SUB>3</SUB>